Quantum Monte Carlo with very large multideterminant wavefunctions
本文提出了一种有效计算量子蒙特卡罗计算中（非常）大的多行列式波函数的前两阶导数的算法。行列式及其导数的计算是使用谢尔曼-莫里森公式更新逆斯莱特矩阵。提出了一种基于减少列替换的数量和非常有效地实现所涉及的标量积的计算的改进实现。它强调的是，多行列式展开一般包含大量相同的自旋特定的决定因素：对于典型的配置相互作用型波函数的独特的自旋特定的决定因素$N_{\rm det}^σ$（$σ=\uparrow,\downarrow$）的数量与不可忽略的重量在扩展是为了${\cal O}(\sqrt{N_{\rm det}})$。我们表明，仔细实施的$N_{\rm det}$依赖的贡献的计算可以使这一步可以忽略不计，以便在实践中的算法规模作为独特的自旋特定的决定因素，$\; N_{\rm det}^\uparrow + N_{\rm det}^\downarrow$的总数，在很宽的范围内的决定因素的总数（这里，$N_{\rm det}$高达约一百万），从而大大降低了总的计算成本。最后，提出了一种新的截断方案的多行列式的扩展，以便更大的扩展可以被认为是不增加计算时间。该算法说明与全电子固定节点扩散蒙特卡罗计算的总能量的氯原子。计算使用一个试验波函数，包括约750 000个决定因素的计算增加了$\sim$ 400相比，一个单一的决定因素的计算是可行的。
2015-12-17 physics.chem-ph physics.comp-ph
Stable Determinant Monte Carlo Simulations at Large Inverse Temperature $β$
Institute for Advanced Simulation 4, Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心高级模拟研究所）；Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität（莱茵弗里德里希·威廉斯大学赫尔姆霍茨辐射与核物理研究所）
本文提出通过矩阵分解方法解决大β下DQMC模拟中的精度损失和数值不稳定性问题，实现β>90的稳定模拟，适用于石墨烯结构的室温条件。
2026-04-01 cond-mat.str-el hep-lat physics.comp-ph
Accurate quantum Monte Carlo forces for machine-learned force fields: Ethanol as a benchmark
本文以乙醇为基准，提出用变分或扩散蒙特卡洛获取精确分子力，并证明基于单行列式扩散蒙特卡洛力训练的机器学习力场可重现耦合簇精度。
2024-04-15 physics.chem-ph physics.comp-ph
MontePython: Implementing Quantum Monte Carlo using Python
我们提出了一个跨语言的C++/Python程序的量子力学系统的模拟与使用量子蒙特卡罗（QMC）方法。我们描述了一个系统，其中应用QMC，变分蒙特卡罗和扩散蒙特卡罗的算法，我们描述了如何实现这些方法在纯C++和C++/Python。此外，我们还检查了串行和并行情况下实现的效率，以表明使用Python的开销可以忽略不计。
2006-09-22 cond-mat.other physics.comp-ph
SmoQyDQMC.jl: A flexible implementation of determinant quantum Monte Carlo for Hubbard and electron-phonon interactions (version 2.0 release)
The University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Institute for Advanced Materials and Manufacturing, The University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学先进材料与制造研究所）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文介绍了SmoQyDQMC.jl 2.0版本，该工具支持广义紧束缚哈密顿量及Hubbard和电子-声子相互作用，采用优化的混合蒙特卡洛方法高效采样声子场，适用于低能声子分支模拟。
2026-03-27 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el physics.comp-ph
Exchange Monte Carlo for continuous-space Path Integral Monte Carlo simulation
The University of Tokyo（东京大学）；Institute for Physics of Intelligence, The University of Tokyo（东京大学物理智能研究所）；Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）
针对连续空间路径积分蒙特卡罗模拟中因粒子置换导致的长时间自相关性问题，提出一种交换更新方案，结合随机势切换技术，显著加速全局可观测量（如缠绕数）的蒙特卡罗动力学，并提高长程相互作用势的计算效率。
2026-05-23 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Monte Carlo Simulation Techniques
蒙特卡罗模拟广泛应用于包括粒子加速器在内的许多领域。在本讲座中，经过简短的介绍和回顾一些统计背景，我们将讨论的方法，如直接反演，拒绝方法，马尔可夫链蒙特卡罗抽样概率分布函数，方差减少的方法，以评估数值积分使用蒙特卡罗模拟。在本讲座的最后，我们还将简要介绍准蒙特卡罗抽样。
2020-06-18 physics.acc-ph physics.comp-ph
Quantum Monte Carlo Method for Attractive Coulomb Potentials
从时空传播子的精确下界出发，我们提出了一种处理奇异吸引势的路径积分量子蒙特卡罗方法。我们通过模拟氢和氦的基态来说明这种量子蒙特卡罗算法的基本思想。
2001-02-06 physics.comp-ph quant-ph
Introduction to Monte Carlo Methods
蒙特卡罗方法在科学计算中起着重要的作用，特别是当问题具有广阔的相空间时。在这个讲座中，介绍了蒙特卡罗方法。概念，如马尔可夫链，细致平衡，临界减速，遍历，以及大都市算法的解释。用有限尺寸标度方法数值研究二维伊辛铁磁体的临界行为，说明了蒙特卡罗方法。此外，还描述了先进的蒙特卡罗方法（例如，的沃尔夫集群算法和并行回火蒙特卡罗），并说明了非平凡的模型，从物理学玻璃系统。最后，我们概述了一种方法来研究罕见的事件，使用Monte Carlo抽样与指导功能。
2011-05-04 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Fixed-phase approximation and Diffusion Quantum Monte Carlo
本文给出了量子蒙特卡罗固定相位法的一种简单的计算方法。这适用于分子和电子气中的电子，并直接推广到具有磁场的薛定谔方程。
2018-01-31 physics.comp-ph quant-ph
Efficient Monte Carlo Calculations of the One-Body Density
本文提出了一种可供选择的单体密度ρ（r）的Monte Carlo估计。该估计量具有简单的形式，可方便地用于任何类型的蒙特卡罗模拟。与通常的三角函数在网格上的正则化的比较表明，统计误差大大减少。此外，我们的表达式允许在空间中的任何点的密度的精确计算，即使在区域从未访问过的蒙特卡罗模拟。该方法说明了准确的计算变分蒙特卡罗电子密度的氦原子（1D曲线）和水二聚体（3D网格包含高达51x51x51=132651点）。
2006-10-18 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Multi-Determinant Wave-functions in Quantum Monte Carlo
量子蒙特卡罗（QMC）方法在电子系统中提供多体薛定谔方程的直接解方面有着巨大的潜力，因此在过去的几十年里受到了广泛的关注。由于它们的低尺度与粒子数，QMC方法提出了一个令人信服的竞争力的替代大分子系统和固态计算的准确研究。尽管有这样的前景，该方法还没有广泛渗透到量子化学界，主要是因为固定节点的错误，这可能是大的，其控制是困难的。在这个角度来看，我们提出了一个系统的应用大规模的多决定簇扩展QMC，并报告其令人印象深刻的性能与第一行二聚体和55个分子的G1测试集。我们证明了这种策略的潜力，系统地减少固定节点的波函数的错误，并实现化学准确性的能量预测。当与传统的量子化学方法如MP2、CCSD（T）和各种DFT近似相比时，QMC结果显示出对所有这些方法的显着改进。事实上，只有显式相关的CCSD（T）方法与一个大的基组产生更准确的结果。试验波函数和算法改进的进一步发展似乎有希望使QMC作为大型电子系统的基准标准。
2013-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Backward Monte-Carlo applied to muon transport
讨论了一种求解μ子输运问题的反向Monte-Carlo方法，重点讨论了它在μ子图形学中的应用。反向蒙特卡罗允许通过反转模拟流程对最终状态进行排他性采样。在实践中，它可以类似于伴随蒙特卡罗，虽然它更适合于μ子输运。一个后向蒙特卡罗被实现为一个专用的μ子运输库：PUMAS。它示出的情况下，研究相关的muography成像的前向和后向蒙特卡罗方案的实施同意优于1%。
2017-09-07 astro-ph.IM hep-ex physics.comp-ph
Orbital-dependent backflow wave functions for real-space quantum Monte Carlo
本文提出并激发了一种有效的方法，在实空间量子蒙特卡罗方法的试验波函数中包含轨道相关的多体关联，用于电子结构计算。我们应用我们的新的轨道相关的回流波函数，计算基态能量的第一行原子使用变分和扩散蒙特卡罗方法。相对于单个行列式Jastrow-Slater波函数的相关能量的系统总体增益与当前可用的最佳单个行列式试验波函数具有竞争力。每个蒙特卡罗步骤的计算成本与简单的回流计算相当。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Explicitly antisymmetrized neural network layers for variational Monte Carlo simulation
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究针对电子波函数反对称层表达能力难以衡量的问题，提出显式反对称化神经网络层，通过对比不同架构发现反对称乘积之和是FermiNet的关键限制，改进后的全单行列式FermiNet性能显著提升。
2021-12-07 cs.LG physics.chem-ph physics.comp-ph
Monte Carlo and kinetic Monte Carlo methods
本文回顾了使用统计方法进行多尺度模拟的基本计算技术，重点是外延生长的模拟。首先，简要描述了蒙特卡罗模拟背后的物理物理背景。动力学蒙特卡罗（KMC）方法被引入作为更广泛的热力学蒙特卡罗方法的扩展，KMC模拟，包括并行的算法，进行了详细讨论。从原子的图片更粗粒度的描述蒙特卡罗模拟的步骤是表面扩散的情况下举例说明。在这里，我们的目标是推导速率常数的知识有关的基本原子过程。简单的过渡态理论的方法，以及最近的方法，使用加速分子动力学的评论。最后，我解决的一点，简化往往需要在实际的蒙特卡罗模拟，以减少“真正的”原子过程的复杂性。不同的“口味”的kMC模拟和潜在的陷阱有关的复杂性的降低的情况下，模拟外延生长。
2009-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Markov Chain Monte Carlo Methods in Quantum Field Theories: A Modern Primer
介绍并讨论了量子场论中的蒙特卡罗方法。介绍了独立蒙特卡罗方法，如随机抽样和重要抽样，以及相关蒙特卡罗方法，如Metropolis抽样和Hamiltonian蒙特卡罗。我们回顾了马尔可夫链蒙特卡罗的基本理论基础。我们给出了几个蒙特卡罗模拟的例子，包括一维简谐振子，具有Gross-Witten-Wadia跃迁的么正矩阵模型和具有动力学超对称破缺的超对称模型。
2020-11-30 hep-lat hep-th physics.comp-ph
DANTON: a Monte-Carlo sampler of $τ$ from $ν_τ$ interacting with the Earth
介绍了DANTON Monte-Carlo软件包的一个初步版本（v0.2.1）。DANTON允许对由$ν_τ$与地球相互作用产生的（衰减的）$τ$进行独家采样。详细模拟了粒子与物质的相互作用，包括横向散射。也可以使用地球的详细地形数据。然而，高蒙特卡罗效率是通过使用反向蒙特卡罗技术实现的。提供了一些验证结果。
2018-10-03 astro-ph.IM hep-ex physics.comp-ph
Hybrid Auxiliary Field Quantum Monte Carlo for Molecular Systems
本文提出融合变分蒙特卡洛优化与辅助场量子蒙特卡洛传播的混合方法，以缓解符号问题并高精度求解分子电子基态。
2023-04-20 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Efficient Monte Carlo Methods for Cyclic Peptides
我们提出了一个新的，有偏见的蒙特卡罗模拟复杂的，环肽计划。骨架原子平衡与偏见的rebridging计划，和侧链原子平衡与前瞻性的组态偏见蒙特卡罗。平行回火被证明是一个重要的组成部分，在建设一个有效的方法。
1999-04-09 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.comp-ph
GPU-accelerated Auxiliary-field quantum Monte Carlo with multi-Slater determinant trial states
本文在开源ipie中实现GPU加速的多Slater行列式ph-AFQMC，在过渡金属团簇上取得至少六倍加速，并以超10万个行列式恢复化学精度所需动态关联。
2024-06-12 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Systematic Comparison and Cross-validation of Fixed-Node Diffusion Monte Carlo and Phaseless Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo in Solids
量子蒙特卡罗（QMC）方法是模拟相关电子系统的一些最精确的方法。我们调查的兼容性，优点和缺点的两个这样的方法，即扩散蒙特卡罗（DMC）和量子场蒙特卡罗（AFQMC）。在这两种方法中采用的多行列式试验波函数是使用扰动选择迭代（CIPSI）技术的配置相互作用产生的。在DMC和AFQMC之间的比较研究中，使用CIPSI估计的完全基组全组态相互作用（CBS-FCI）能量作为参考。通过专注于一组典型的有限尺寸的固态系统，我们表明，这两个QMC方法可以系统地收敛到相同的能量，一旦基组效应和系统的偏见已被删除。AFQMC示出了一个小得多的试验波函数比DMC的依赖，同时表现出更大的基组依赖。我们概述了改进这些方法的一些剩余挑战和机遇。
2020-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Quantum Monte Carlo for minimum energy structures
我们提出了一种有效的方法来找到最低能量结构，使用精确的量子蒙特卡罗计算的能量估计。该方法涉及一个随机过程，该过程由Monte Carlo的随机能量估计形成，可以平均以找到精确的结构最小值，同时使用具有中等统计不确定性的廉价计算。我们证明了该算法的适用性，通过最小化的H2O-OH-复合物的能量，并显示从量子蒙特卡罗计算的结构最小值影响的定性行为的势能面大幅。
2010-05-03 math-ph math.MP physics.comp-ph
Quantum Gibbs ensemble Monte Carlo
提出了一种研究经典流体气液共存线的路径积分Monte Carlo方法，它是Panagiotopoulos的Gibbs系综Monte Carlo方法的全量子模拟.与以前的扩展吉布斯系综蒙特卡罗包括量子效应，我们的计划是可行的，即使是在退化制度的温度与强量子离域系统。这是证明了一个说明性的应用程序的气体超流转变的$^4$他在两个维度。
2014-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Ab-initio Quantum Monte Carlo study of ultracold atomic mixtures
本论文利用量子蒙特卡罗（QMC）方法和密度泛函理论（DFT）方法研究了玻色-爱因斯坦凝聚体混合物在$T = 0$上的性质，目的是理解玻色-玻色混合物中超越平均场论的物理现象。
2021-05-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Monte Carlo simulations of glass-forming liquids beyond Metropolis
本文在三维多分散硬球模型中比较多种蒙特卡罗算法，发现局部Metropolis最慢，集体移动或打破细致平衡可提升采样效率，并指出蒙特卡罗仍是计算过冷液体低温性质的高效通用工具。
2024-09-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
